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小朋友一天可以流多少口水?──2019搞笑諾貝爾化學獎

活躍星系核_96
・2019/11/01 ・1369字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 501 ・六年級

  • 文/楊朝源

點仔膠,黏著跤。
叫阿爸,買豬腳。
豬跤箍仔滾爛爛,枵鬼囝仔~流喙瀾~

——童謠《點仔膠》

或許你曾經聽過這首童謠,但你可曾想過,歌曲中嘴饞的小孩,一天到底可以流多少口水呢?就讓來自日本的渡辺茂先生告訴你吧!

口水具有許多功能,例如初步分解澱粉與幫助吞嚥等。

實驗重點:嚼一嚼,吐出來,秤重

1995 年,渡辺茂先生為了測量小孩子一天可以分泌多少口水,找來了男、女各 15 位的 5 歲孩子,其中也包括自己的孩子(其他人該不會是兒子的幼稚園同學吧XD)。

實驗將一天分成三種時間:進食、非進食與睡眠,各自的分泌速率測量如下:

  • 睡眠時段:分泌量少,忽略不計。
  • 非進食時段的測量:在每個小孩吞下口水後計時五分鐘,在這五分鐘內小孩將不能進行任何吞嚥的動作,五分鐘後嘴裡的口水全部吐出來秤重。
  • 進食時段的測量:準備了六種常見的食物,讓他們咀嚼米飯、香腸、馬鈴薯泥、餅乾、蘋果與醃蘿蔔,在感覺可以吞下的時候吐出來,研究者會將食物重新秤重,跟未經咀嚼的食物原重相比,就能得出他們分泌了多少唾液。(整個實驗就是在訓練孩子的反抗吞嚥反射啊!)

量測非進食與進食時的口水流量後,再去紀錄兩天中各每個孩子的進食與睡眠時間,最後便可以計算出小孩每天約可以分泌多少口水。

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研究團隊測量出小孩在非進食的時候,口水平均流量為每分鐘 0.26 毫升。進食的時候則是吃餅乾時分泌最快,約是每分鐘 4.7 毫升,依序則是醃蘿蔔、香腸、麻鈴薯泥和蘋果,最慢的則是吃米飯時,每分鐘約分泌2.4 毫升,總平均約為每分鐘分泌 3.6 毫升。

根據測量結果,若假設一個五歲小孩一天花 80 分鐘吃東西和睡覺 9 小時,一名五歲兒童一天平均會製造出 500 毫升左右的口水。實驗結果挑戰了當時認為每個人一天會分泌至少一公升口水的概念,指出大人與小孩的口水分泌量應該有很大的差異。

20 多年後重現了這個實驗。

在頒獎典禮上渡辺茂先生甚至帶了他的兒子來,在 20 多年後重現了這個實驗,吃香蕉、嚼嚼嚼,最後吐出來秤重。

想得到搞笑諾貝爾獎嗎?口水是你的好夥伴

靠著這看起來有點荒謬的實驗,渡辺茂先生獲得了搞笑諾貝爾化學獎,然而這個研究和化學到底有什麼關係呢?雖然研究過程與化學或許真的沒有太大關係,但作為一種化學溶液,口水可是很複雜的呀!

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口水含有多種電解質、酵素與化學物質,可以初步分解澱粉來幫助消化,也具有消毒殺菌的功用。因此口水分泌量與口腔衛生與健康息息相關,氣候、年齡、甚至飲食習慣都可能影響口水分泌的多寡,也有研究指出長期抽菸會導致口水分泌量減少²,這也就是為何科學家們會對口水的流量這麼認真地研究了。

而與口腔無關的是,葡萄牙博物館研究者 Paula M. S. Romão發表了一篇關於利用口水來清潔歷史文物的文章,證明了口水中的酵素具有強大的清潔能力,也因此成為了 2018 搞笑諾貝爾化學獎的得主。

想要得到搞笑諾貝爾卻又不想研究尿尿或便便嗎?口水或許是一個相當不錯的研究選擇喔!

參考資料

  1. Watanabe, S., Ohnishi, M., Imai, K., Kawano, E., & Igarashi, S. (1995). Estimation of the total saliva volume produced per day in five-year-old children. Archives of oral biology, 40(8), 781-782.
  2. Singh, M., Ingle, N. A., Kaur, N., Yadav, P., & Ingle, E. (2015). Effect of long-term smoking on salivary flow rate and salivary pH. Journal of Indian Association of Public Health Dentistry, 13(1), 11.
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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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漱口,預測心血管疾病?
胡中行_96
・2023/10/02 ・1881字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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「您去找家庭醫學科或牙科做年度健檢時,可以進行漱口檢測。」2023 年 8 月《口腔健康前沿》(Frontiers in Oral Health)期刊加拿大論文的共同作者,誠心推薦:「這個簡單的口腔發炎評估工具,能於任何診所實施。」「優良的口腔衛生,跟定期看牙一樣,總是備受推崇,特別是看在此證據的份上。」通訊作者也在一旁幫腔。[1]所以,他們到底是研究什麼口腔疾患? 誤會大了,重點是心臟病啊!

圖/engin akyurt on Unsplash

研究設計

研究團隊招募了 18 至 30 歲之間,不抽菸、BMI 小於 30 kg/m2,沒有高血壓與心血管疾病,且常規藥物不會影響相關功能的 16 名男性跟 12 名女性,總共 28 名受試者。其中女性採樣時間必須在月經頭 2 天;口服避孕藥使用者為服用安慰劑期間;[註]其餘避孕方式則一律排除。研究團隊希望藉由篩選的條件,盡力避開老化、個人宿疾、特定生理差異等,各種會干擾結果的因素。[2]

人都找好之後,試驗步驟大致如下:8 小時內避免運動和攝取任何咖啡因或酒精,並且除了飲水外,禁食 6 小時。正式採樣當天,先測量身高、體重,用自來水潄口 10 秒,吐掉;稍候2分鐘,又以 10 毫升的生理食鹽水漱個 30 秒,再吐進 20 毫升的唾液收集管,送驗口腔嗜中性白血球計數(oral neutrophil counts)。接著平躺至少 10 分鐘,以心電圖測量心律;然後維持同樣的姿勢,測量血壓脈波速率(pulse wave velocity)和肱動脈血流介導舒張(brachial artery flow-mediated dilation)。[2]

口腔嗜中性白血球計數牙齦發炎程度的指標。檢體與 4% 的甲醛混合,冷藏於 4°C 的冰箱內直到檢驗,不得超過2天。經過離心機高速轉動處理後,除去上層澄清的液體,將沉澱的細胞與 500 µl 的 Hank’s 平衡鹽溶液混合。以 4 µg 的吖啶橙(Acridine orange)染劑,為其中 250 µl 的細胞上色,並靜置於室溫的暗房裡 15 分鐘。取出稀釋 10 倍,於顯微鏡下放大 200 和 400 倍,以血球計數盤(haemocytometer)輔助,肉眼計算嗜中性白血球的數量。[2]

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血球計數盤示意圖。圖/Zhang S, Kuhn JR. (2012) ‘Cell isolation and culture’. In: WormBook: The Online Review of C. elegans Biology. Pasadena (CA): WormBook.(CC BY)

另外,脈波速率是感測脖子與大腿內側的脈搏,以二者的距離和脈波傳導的時間差計算速率,進而瞭解動脈的硬度:[2, 3]脈波速率愈快,代表血管壁愈硬。肱動脈血流介導舒張則是暫時阻塞血流再放行,透過超音波取得影像,以上臂肱動脈直徑變化的百分比,來反映其內皮功能的情形。[2]

漱口檢測的原理

受試者雖然沒有已知的口腔問題,但是某些其實有程度不等的牙齦發炎。研究團隊從上述諸多檢測的結果,歸納出一個明顯的現象:當口腔發炎愈嚴重,嗜中性白血球計數愈高;肱動脈舒張的變化就越小,即血管內皮功能越差。其他項目則沒有特別的關聯。[2]

口腔嗜中性白血球計數愈高,肱動脈舒張的變化就愈小。圖/參考資料 2,Figure 5(CC BY 4.0)

他們解釋,這是因為細菌組成的生物膜,也就是牙菌斑(dental plaque),所分泌的代謝物,滲透過牙齦溝(sulcus)上的連接上皮(junctional epithelium),擴散進入血流。於是,口腔發炎就變成系統性的發炎。此時,系統內的發炎性細胞素(inflammatory cytokines)濃度上升,因而減少血管內皮的一氧化氮(nitric oxide)產量,間接削弱血管舒張的能力,久而久之就容易得到動脈粥狀硬化(atherosclerosis)。[2]

牙齦連接上皮(JE)的位置。圖/Könönen E, Gursoy M, Gursoy UK. (2019) ‘Periodontitis: A Multifaceted Disease of Tooth-Supporting Tissues’. Journal of Clinical Medicine, 8(8):1135.(CC BY 4.0)

比起繁複或侵入性的心血管檢測,漱口絕對方便舒適許多。不過,現在這個前驅研究的規模甚小,因此論文的通訊作者表示,期望未來能納入牙周病患者,進一步探索不同程度的牙齦發炎,與心血管疾病的關係。[1]

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備註

口服避孕藥每份有 28 顆,其中 21 或 24 顆含荷爾蒙,其餘的則為安慰劑。[4]

參考資料

  1. Gillham AB. (18 AUG 2023) ‘A simple mouth rinse could spot early heart disease risk’. Frontiers Science News.
  2. Hong K, Ghafari A, Mei Y, et al. (2023) ‘Oral inflammatory load predicts vascular function in a young adult population: a pilot study’. Frontiers in Oral Health, 4:1233881.
  3. Measurement of pulse wave velocity’. (03 JUL 2013) NHS Health Research Authority, U.K.
  4. The pill (combined oral contraceptive pill)’. (JUN 2023) Healthdirect Australia.
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胡中行_96
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曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。

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怪咖之美,以 DNA 量身訂製的護膚品有效嗎?——《DNA 國度》
商周出版_96
・2021/03/13 ・2256字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 569 ・九年級

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曾經有過一段黃金時代,音樂家和工程師們想要聯手為電吉他做一個新的拾音器、合成器或很棒的破音踏板,只是時機已逝。當杜蘭.杜蘭(Duran Duran)的鍵盤手尼克.羅德斯(Nick Rhodes,1980 年代的英國流行歌手)和倫敦帝國學院的工程學教授克里斯.圖馬祖(Chris Toumazou)在 2015 年的一次飛行旅途中相遇,他們並沒有談到音樂,反而成立了一家消費者 DNA 公司:GeneU。

根據DNA訂製護膚品,只需要吐一口口水

在 GeneU 位於倫敦龐德街(Bond Street)的豪華商店中,銷售員們都有博士學位,而顧客只需花 1,000 美元,就可以將口水吐入試管中,並且在 30 分鐘後收到一份根據自己 DNA 訂製的護膚產品。想像一下,把美國最大彩妝店絲芙蘭(Sephora)置入《2001 年太空漫遊》(2001 Space Odyssey)的情境裡,但更加奢華,而且跟吐口水有關。

合作並沒有成功,並且在 2019 年關閉了商店。然而以 DNA 為號召的美容服務在網際網路上崛起的速度還是比老太太臉上長出皺紋的速度更快。這些公司掃瞄你的染色體,尋找可能影響膠原蛋白分解、曬斑、皺紋、破壞自由基甚至是恐怖的橘皮組織風險的任何相關遺傳變異。許多商店根據你的 DNA 訂製的面霜或保濕霜的售價都過高。誰不想擁有 20 歲的漂亮皮膚紋理,即使那意味著要花一些錢?你說是吧。但是在忍痛為根據 DNA 訂製的護膚療程花費數百歐元之前,最好確認它的效果會比一般產品更好。將遺傳訊息用於美容潤膚乳是否有真正的優勢?DNA 會說出哪些你還不知道的皮膚訊息?

GeneU 公司在倫敦的豪華商店。圖/ LAUREN FLEISHMAN FOR THE NEW YORK TIMES

只要有科學根據就可以永遠年輕?

皮膚的衰老絕對有很強的遺傳成分存在。DNA 佔皮膚衰老過程中個體差異因素約 60%,而其餘 40% 則取決於環境與生活方式,其中陽光照射和吸煙居首位。

科學論文和消費者基因體學公司堅守那些數字,儘管它們僅出自 2005 年進行的一項研究,因此我們應該要謹慎參考。除了百分比,我們可以說遺傳因素對健康、漂亮的皮膚很重要,科學家們已經發現了數十種與維持皮膚紋理和膚質有關的基因。  但是黑心藥品在化妝品行銷中也不在少數,所以任何時候都必須謹慎行事。尤其在「美麗」和「科學」這兩個名詞同時出現時,但其實這種情況還蠻常見的。根據遺傳學量身訂製的保養品問題不在於有沒有科學根據—皮膚紋理和衰老都具有遺傳成分,而是在現實生活中要如何運用。

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把膠原蛋白吃掉的基因變異——MMP1

以護膚主要成分的膠原蛋白為例,膠原蛋白是讓你的皮膚緊緻和年輕的蛋白質:膠原蛋白支架塌陷時,會產生皺紋,這就是為什麼它在皮膚保養中如此受重視。許多護膚 DNA 檢測著眼於 MMP1 基因的變異,這個變異編碼一種吞噬膠原蛋白的酶,因此是美麗的敵人。

DNA 檢測背後的基本原理是,某些 MMP1 的變異比其他變異更具活性

護膚公司會掃瞄你的 DNA,並據此調整你日常生活中膠原蛋白的量:MMP1 愈活躍,他們在產品中添加的膠原蛋白就愈多。從理論上來說,這似乎是很聰明的做法。實際上,不論你的遺傳組成為何,與其進行昂貴的 DNA 訂製程序,不妨考慮在日常中添加稍多的膠原蛋白,這可能是更簡單且更便宜的做法。

雞翅中含有豐富的膠原蛋白。圖/Pexels

透過 DNA 檢測真的會比較了解自己?

相同的邏輯也適用於其他 DNA 皮膚護理檢測,例如,許多分析會針對影響氧化敏感度的變異,並決定你適合採用多少劑量的抗氧化劑:遺傳敏感度愈高,添加到你訂製產品中的抗氧化劑量就愈高。但是老話一句,如果抗氧化劑有用,那麼為什麼不直接在日常生活中加入呢?

其他護膚套組可以檢測你是否天生就是乾性皮膚,會有酒糟鼻或橘皮組織,以便你可以使用特定產品以預防這些問題。假設這些預測是正確的(在許多情況下這令人存疑),它們是否有用?即使沒有 DNA 檢測,大多數成年人也已經知道自己皮膚的弱點。流行科技網誌 Gizmodo 的記者克莉斯汀.布朗 (Kristen Brown) 嘗試了一家消費者公司的 DNA 優化護膚程序,得出了相同的結論,她寫道:「事實證明,我自己可能比嘗試破解許多奧秘的演算法更瞭解自己皮膚裡的 DNA。」

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在嘗試了 4 個步驟的常規程序和 10 個據稱適合她遺傳組成的每日補充藥物之後,克莉斯汀發現她的膚質開始惡化,因此回復到她自己的兩項產品的常規程序。

記者克莉斯汀.布朗嘗試了 10 個據稱適合她遺傳組成的每日補充藥物。示意圖/Pexels

未來可能有效,但是目前卻無法證實

化妝品業具有使用不實科學術語和圖像為其產品賦予高科技或醫療假象的不變傳統,這種作為在渴望新穎性且鮮有真正突破的市場中是可以理解的。儘管「肥皂水」不像「卸妝水」那樣流行,實際上它們是一樣的東西。DNA 量身訂製的護膚只是最新趨勢。這些公司引用了數十篇據稱可以支持他們主張的科學論文,但是這些研究至今仍未得到證實,它們只是與皮膚老化遺傳學相關的基礎科學,而不是旨在檢驗防治效果的實用試驗。日後檢測的結果可能有效,只是現在幾乎沒有任何科學證據能證明它們確實如此。

本文摘自《DNA 國度:基因檢測和基因網路如何改變你的生活》,2020年12月,商周出版。
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除了醫用外科口罩,其他的口「罩」有用嗎?
活躍星系核_96
・2020/09/30 ・1574字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 548 ・八年級

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  • 作者/麥騫洺|國立陽明大學護理系

眾所周知,在現代醫學戴口罩是為了保護自身免於感染,但醫用外科口罩最初用意,是為了保護周圍的人免於戴口罩者的傳染,例如隔絕有著開放性傷口的病人與手術團隊的病原體,或是保護周圍的人免於肺結核病人的飛沫傳播。

因為部分感染新冠肺炎後的患者,無症狀但具傳染力,因此戴口罩的重要性,自然不只在於保護自己,也是為了保護別人。而在疫情期間,醫用外科口罩需求量暴增,因此國內外民眾會使用其他替代選項,例如自製棉口罩、頭巾等等。

只不過,這些替代品真的有效隔絕病毒傳染嗎?

用雷射光觀察飛沫,測試了14款口罩及替代品

日前國外便有一組科學家,設計了一個簡易實驗測試各類口罩的隔絕效率:讓配戴口罩的試驗人員,對著暗色箱子內擴展雷射光的方向說話,穿過雷射光的飛沫會分散光,此過程將通過手機相機錄下來。影片中的飛沫以一組簡單的電腦演算法來計算(詳見以下影片)。

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實驗測試了 14 種常見的口罩及口罩替代品,其中包括製造口罩的一塊原材料,和專業N95口罩等(見下圖)。實驗中的對照組以不配戴任何口罩或遮蓋物為參考,而每個口罩的測試都以相同的方式進行:相機將錄下說話時散播的飛沫長約 40 秒,影片的前 10 秒為基線,下一個 10 秒實驗人員將重複說 “Stay healthy, people” 5次,後20秒為持續觀察;每個口罩的測試進行10次。

主導這項實驗的杜克大學化學學院教授費雪(Martin Fischer)表示,已經確認了說話過程中會散播飛沫,所以病毒可以透過說話傳染,而不僅限於在打噴嚏或咳嗽時。

針織口罩可有效阻飛沫,但戴頭巾竟有反效果

實驗結果顯示, N95 口罩阻隔了實驗人員說話時散播的絕大多數飛沫,接下來阻隔飛沫表現也不錯的是醫用外科口罩和聚丙烯(polypropylene)材料製作的口罩;棉質口罩,甚至是針織的口罩也能夠阻隔飛沫;而帶閥的N95口罩則因具有呼氣閥,表現反而不如一般N95口罩來得有效。這些氣閥在吸氣時是關閉的,但在呼氣的時候氣閥打開而釋放出未過濾的空氣;換言之,他們能有效保護穿戴者免於周遭環境的感染,但無法保護周圍的人。

更令人驚訝的是,實驗除了證實頭巾是阻隔飛沫效度最低的以外,還發現成效最差的是配戴羊毛頸套,甚至比不配戴任何面罩來得糟糕。

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照理說,人們普遍認為佩戴任何面罩總比不戴來得好,但觀察發現配戴羊毛頸套時散播的飛沫顆粒增加了。實驗團隊推測,製作羊毛頸套的材料,會將說話時散播的大顆粒飛沫分解成更多的小顆粒,因此配戴這種面罩會導致反效果,因小飛沫顆粒更容易於空中氣流傳播進而危及周遭的人。

實驗簡單又低成本,鼓勵大家依樣畫葫蘆測試

實驗團隊強調,實驗的焦點在於如何透過低成本且簡單的方法檢驗口罩的效度,以鼓勵大眾社會對口罩的原型及配置進行測試,因用以證明相同原理的實驗一定還有更完善、更有系統的方法進行。此項實驗的基本材料可及性高、組裝設置易於操作,實驗本身也證實了各類口罩的效度。

因應全球慢慢席捲而來的第二波疫情,為保護自己及他人並杜絕COVID-19的散播,對於所配戴的口罩更要慎選了。

參考資料

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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia